15 de Noviembre de 2021
NEUROCIENCIA

Las células de las esponjas apuntan a los orígenes del sistema nervioso

Estos organismos utilizan un intrincado sistema de comunicación celular para regular su alimentación. Esclarecerlo podría ayudar a entender cómo evolucionó el sistema nervioso de los animales.

Vista lateral de la cámara digestiva de una esponja. [Jacob Musser, Giulia Mizzon, Constantin Pape, Nicole Schieber / EMBL]

Las esponjas marinas, unos organismos simples, son filtradoras expertas: cada día filtran decenas de miles de litros de agua a través de su cuerpo para recolectar la comida contenida en ella. El dominio de este complejo comportamiento es aún más notable porque no tienen cerebro, ni siquiera tienen una sola neurona.

Un estudio publicado el 4 de noviembre en Science revela ahora que las esponjas utilizan un intrincado sistema de comunicación celular para regular su alimentación y eliminar las posibles bacterias invasoras. Los hallazgos podrían ayudar a comprender cómo evolucionó el sistema nervioso de los animales, dice Casey Dunn, biólogo evolutivo de la Universidad Yale que estudia los invertebrados marinos. «Este es un estudio realmente emocionante que nos permite ver las esponjas desde una nueva perspectiva», dice.

Las células se comunican con frecuencia entre sí, y las neuronas lo hacen pasando señales eléctricas o químicas a través de pequeñas conexiones específicas llamadas sinapsis. Investigaciones anteriores han descubierto que las esponjas poseen genes que codifican proteínas que normalmente ayudan a que funcionen las sinapsis, a pesar de la ausencia de neuronas en estos animales.

Para descubrir qué células expresaban estos genes, Detlev Arendt, biólogo evolutivo del Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) en Heidelberg, y sus colaboradores secuenciaron el ARN de varias células individuales de una esponja de agua dulce (Spongilla lacustris).

Descubrieron que la esponja tiene 18 tipos de células. Los genes sinápticos estaban activos en algunos de estos tipos, que estaban agrupados alrededor de las cámaras digestivas de las esponjas. Esto sugiere que alguna forma de comunicación celular podría coordinar el comportamiento de alimentación por filtración.

Luego, los investigadores utilizaron imágenes de rayos X y microscopía electrónica para estudiar uno de estos tipos de células, al que llamaron células neuroides secretoras. Los escáneres revelaron que los neuroides envían brazos largos para alcanzar los coanocitos, un tipo de célula con protuberancias similares a pelos que mueven los sistemas de flujo de agua de las esponjas y capturan la mayor parte de su comida.

Precursor del sistema nervioso

Con base en la proximidad de los dos tipos de células y la expresión de genes que podrían permitir la secreción de sustancias químicas, los investigadores creen que estos brazos permiten que los neuroides se comuniquen con los coanocitos, de modo que puedan pausar el sistema de flujo de agua para eliminar cualquier residuo o microbios extraños. Sin embargo, estas células neuroides no son nervios y no hay señales de las sinapsis que permiten que las neuronas se comuniquen tan rápidamente. En cambio, este tipo de célula podría representar un precursor evolutivo de un verdadero sistema nervioso, dice Jacob Musser, biólogo evolutivo de EMBL, coautor del estudio. «Estamos en un punto intermedio, en el que ha pasado de tener todas estas piezas independientes a unirlas de manera más amplia, pero no ha obtenido toda la interconectividad necesaria para crear una sinapsis rápida», dice.

Algunos científicos dicen que llamar a estas células precursoras de un sistema nervioso es una exageración. «Es tentador, pero difícilmente definitivo», dice Linda Holland, bióloga del desarrollo evolutivo de la Universidad de California en San Diego. Ella dice que será difícil probar si los sistemas nerviosos evolucionaron a partir de este sistema de comunicación celular o surgieron antes o incluso varias veces, como han propuesto algunos grupos. De hecho, muchos otros organismos, incluidos los eucariotas unicelulares, contienen los mismos genes sinápticos, dice Sally Leys, bióloga marina de la Universidad de Alberta, en Edmonton, Canadá.

April Hill, genetista del desarrollo en Bates College en Lewiston, Maine, espera que los científicos utilicen este estudio y sus métodos como una «plataforma de lanzamiento» para una mayor investigación de esta común esponja. Si otras esponjas usan un sistema de comunicación celular similar, agrega, sigue siendo una pregunta clave sin respuesta.

Max Kozlov/Nature News

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con el permiso de Nature Research Group.

Referencia: «Profiling cellular diversity in sponges informs animal cell type and nervous system evolution»; Jacob M. Musser et al. en Science, vol. 374, págs. 717-723, 4 de noviembre de 2021.

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